电容式料位计
一、电容式物位计液位计的工作原理
电容式物位计由电容式物位传感器和检测电容的线路组成。其基本工作原理是电容式物位传感器把物位转换为电容量的变化，然后再用测量电容量的方法求知物位数值。
电容式物位传感器是根据圆筒电容器原理进行工作的。其结构如同2个长度为L、半径分别为R和r的圆筒型金属导体，中间隔以绝缘物质，当中间所充介质是介电常数为ε1的气体时，两圆筒的电容量为：
http://hiphotos.baidu.com/yhbit/pic/item/dd8de5f94c1cb407024f56bd.jpgwidth=328height=32/pbr//pp如果被测介质为导电性液体时，电极要用绝缘物(如聚乙烯)覆盖作为中间介质，而液体和外圆筒一起作为外电极。假设中间介质的介电常数为ε3，电极被浸没长度为l，则此时电容器所具有的电容量为：/pppbr//pp其中：R和r分别为绝缘覆盖层外半径和内电极外半径。由于ε3为常数，所以C与l成正比。/pp如果电极的一部分被介电常数为ε2的液体(非导电性的)浸没时，则必须会有电容量的增量△C产生(因ε2ε1)，此时两极间的电容量C=C1+△C。假如电极被浸没长度为l，则电容增量为：/pppbr//pp当ε2、ε1、R、r不变时，电容量增量△C与电极浸没的长度l成正比，因此测出电容增量数值便可知道液位高度。/pp二、电容式物位计液位计在应用中应注意的几个问题/pp1、选型/pp由于被测介质的不同，电容式物位传感器有不同的型式。/pp(1)测量非导电液体的电容物位传感器，当用于较稀的非导电液体(如轻油等)时，可采用一金属电极，外部同轴套上一金属管，相互绝缘固定，以被测介质为中间绝缘物质构成同轴套筒形电容器。/pp(2)测量导电液体的电容物位传感器，容器(规则)和液体作为电容器的一个电极，插入的金属电极作为另一电极，绝缘套管作为中间介质，三者组成圆筒形电容器。当容器为非导电体时，需另加一个接地极，其下端浸至被测容器底部，上端与安装法兰有可靠的导电连接，以使二电极中有一个与大地及仪表地线相连，保证仪表正常测量。/pp(3)当测量粉状非导电固体料位和粘滞性非导电液体液位时，可采用金属电极直接插入圆筒型容器的中央，将仪表地线与容器相连，以容器作为外电极，料或液体作为绝缘介质构成圆筒型电容器。/pp所以应根据现场实际情况，即被测介质的性质(导电特性、粘滞性)、容器类型(规则/非规则金属罐、规则/非规则非金属罐)，选择合适的电容物位计。/pp2、测量回路中接地点的处理/pp仪表测量回路中接地点的正确、可靠与否直接影响被测参数的测量。大修时，我厂采用电容物位计对油品精制8个碱液罐进行液面监控，由于碱液罐位于防爆区，所以最初设计测量回路中引入齐纳式输入安全栅(见图1)。/pppbr//ppp安装调试发现，系统无法正常工作：安全栅2端电压高达23V，而变送器(电容物位计)供电电压为0V，也就是说已短路。仔细查找原因，发现是由于电容物位计的电路结构所致。电容物位计的探头为等效电容的一极，对于外壁规则的金属容器，其罐壁为电容的另一极。因此变送器信号负接地，而齐纳栅也接地则变送器被短路。于是将接地COM点悬空，观察到开始时变送器输出在4mA，安全栅2端电压在0.86V，不长时间变为1.6V，7V，变送器工作很不稳定，这是由于COM点悬空，系统回路受外部干扰所致。于是抛开安全栅与COM板，将24V电源直接送到变送器，串入标准电流表检测变送器工作情况，变送器工作正常。得出结论：由于电容物位计信号负与大地(罐壁)相连，因此不能选用齐纳式安全栅。经与厂家协商，选用隔离式安全栅，因为电容物位计与隔离式安全栅已进行系统安全防爆联合取证。选用隔离式安全栅系统接线如图2所示。由于隔离式安全栅的电源、输入、输出信号三者隔离，避免了系统间的相互干扰，以及系统多点接地问题。液位计/ppimgsrc=
3、应用中常见故障的处理
如果电容式物位计选型正确、安装合理，一般很少出现故障，因此选型和安装时应注意：
(1)介质的介电常数应稳定(对于非导电介质);
(2)对于软缆型传感器，安装时需考虑传感器周围均衡，应远离爬梯等;
(3)安装时应远离设备出入口;
(4)同轴型传感器应防堵。
常见故障有二种：
(1)传感器漏电(对于导电介质用传感器，绝缘层磨损时会漏电);
(2)电路损坏。
判定方法：
(1)用万用表电阻档测量传感器引线与大地间电阻，若阻值无限大，则传感器不漏电;否则传感器漏电需更换。
(2)将传感器断电，拆掉传感器引线，通电用手触摸电路传感器端子，同时观察输出电流：若电流有变化，则电路板没有损坏;否则电路板损坏，需更换。
如果被测介质是导电的粘滞性介质，当液位下降时，由于电极套管上仍粘附一层被测介质，因此会造成虚假的液位指示，在这种情况下应定期清洗探头。而在测量粘滞性非导电液体时，当液位下降后，光电极上会附上一薄层介质，但这不影响仪表的正常测量。
4、标定方法
(1)如果现场条件好、液面可以随意调整，那么先使液面下降至零点，调整零点电位器使显示仪表指示0%，电流输出为4mA;使液面上升至满点，调整量程电位器使显示仪表指示100%，电流输出为20mA。重复上述调整步骤，直到零满位准确为止。
(2)如果不可能重复进行现场设备液位排空和满位的调整，则采用传感器提升方法。
假设安装时液面高度为h1，将传感器提起△h，从公式△h/h=(I1-I2)/16计算出I2。其中h为满量程时液面高度;I1为液面高度为h1的电流输出;I2为液面提起△h的电流输出。调整传感器量程电位器使输出电流为I2。
放回传感器，根据h1/h=(I-4)/16计算I值，其中I为液面高度为h1时的电流输出。调整传感器零点电位器，使输出电流为I值。至此标定结束。